發(fā)布時間：2020-11-20 20:28

　　 離心式壓縮機在航空航天、能源、化工及冶金等部門中發(fā)揮著極其重要的作用。在諸如大型乙烯、大型化肥等工藝裝置中，由于工藝過程的要求，離心壓縮機經(jīng)常需要在級間加氣。若加氣結(jié)構(gòu)設(shè)計不當(dāng)，可能造成混合氣出口流場產(chǎn)生較大畸變。由于目前基本級開發(fā)都是基于均勻來流條件設(shè)計的，下一級進口流場的不均勻性直接造成葉片的進口角度在大范圍內(nèi)變化，不僅會影響級的效率，嚴(yán)重時還會引發(fā)旋轉(zhuǎn)失速等嚴(yán)重的氣流脈動現(xiàn)象，使機組不能正常工作，直接影響裝置的可靠性及經(jīng)濟性。因此對中間級加氣離心壓縮機加氣方式和結(jié)構(gòu)進行研究是十分必要的。 本文以數(shù)值模擬的方式對某公司生產(chǎn)的H605大加氣離心壓縮機和百萬噸乙烯項目H856丙烯壓縮機的級間加氣結(jié)構(gòu)內(nèi)部流場進行了詳細的數(shù)值計算分析。利用Pro／E, ICEM-CFD及STAR-CD、NUMECA軟件建立三維的數(shù)值模擬計算平臺，通過設(shè)計蝸殼進氣式加氣結(jié)構(gòu)，合理分配氣流流量在周向的分布，并利用導(dǎo)向葉片保證氣流的流動方向，在氣流混合段出口處得到了周向非常均勻的混合氣體流場。同時通過對回流器葉片、導(dǎo)向葉片以及氣流子午流道型線等的大量數(shù)值計算優(yōu)化工作，有效的解決了下一級進口流場畸變問題，從而減少了氣體流動損失，避免了機組出現(xiàn)不穩(wěn)定工況，提高壓縮機組的整機性能與安全可靠性。 本文的研究工作在一定程度上為級間加氣結(jié)構(gòu)流場分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了建設(shè)性的意見，為設(shè)計高性能的中間級加氣式離心壓縮機提供了依據(jù)。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2007
【中圖分類】：TH452
【部分圖文】：

影響到數(shù)值解和計算精度，甚至影響數(shù)值計算的收斂性[37〕。本章計算模型的網(wǎng)格由ICEM一CFD軟件中的HEXA及TETRA模塊生成。由于中間級加氣的進氣室結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，共分5部分進行網(wǎng)格劃分，如圖2.2所示。其中分塊2為中間環(huán)形通道左側(cè)部分，因其具有軸對稱性質(zhì)，故只需將劃分好的左側(cè)中間環(huán)形通道網(wǎng)格在ICEM一 CFD中鏡像，即可快速生成右側(cè)部分中間環(huán)形通道網(wǎng)格，減小了劃分網(wǎng)格的工作量，縮短了數(shù)值模擬周期。HEXA模塊提供了方便的網(wǎng)格質(zhì)量檢查功能并可以將質(zhì)量差的網(wǎng)格單元單獨顯示出來以提示用戶進行調(diào)整。其中“決定數(shù)(dcterminant)”是個很重要的檢查參數(shù)。“決定數(shù)”是網(wǎng)格單元變形度的量度，如果所有網(wǎng)格的決定數(shù)都大于0.05一0.1那么大多數(shù)的求解器都可以順利進行解算。ICEM一cFD推薦所有的計算網(wǎng)格的決定數(shù)最好大于o.3t381。但是“決定數(shù)”越大，網(wǎng)格的質(zhì)量越好，對數(shù)值計算的精度、速度和收斂性越有利。HEXA模塊中，各個塊的網(wǎng)格質(zhì)量是由它的各個邊上的網(wǎng)格參數(shù)來共同決定的。邊上的網(wǎng)格參數(shù)包括網(wǎng)格的節(jié)點數(shù)目

Fig.2.3Multl一bloek腳 dPlotandthegndforthePaltl將各分塊結(jié)構(gòu)劃分好網(wǎng)格后，分別將獨立的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)導(dǎo)入STAR一CD的proam模塊連接成整體網(wǎng)格模型，如圖2.4所示。計算模型所用的網(wǎng)格總數(shù)為2177084，檢查各塊生成網(wǎng)格的質(zhì)量，均達到了計算的要求，可以保證計算的精度。薰薰 薰趕趕獲迷 迷 lllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllll ))))))){{{r~片片J!{(互 互，未決~功斗決州 州 豐豐豐 {{{葬 葬豐 豐葬 葬瑞 瑞 匹匹匹仁仁{一 }}}曰一一 l({l}}}‘j一韋豐干襯卞 卞 卜 卜 卜卜州-月一 一匕匕匕一l一 1111111IJ一卜襯 襯 圖2.4原結(jié)構(gòu)計算網(wǎng)格及局部放大圖 Flg.2.4ColnPutatlonalmeshandthezoom一 ineffect2.5.2介質(zhì)屬性及邊界條件H605大加氣離心壓縮機組的工作介質(zhì)為混合氣。主氣流(新鮮氣)工作介質(zhì)為氮0.75%，一氧化碳28.33%，二氧化碳3.47%，氫氣67.32%，甲烷0.13%;加氣(循環(huán)氣)工作介質(zhì)為氮14.48%

撲構(gòu)造是ICEM一CFD網(wǎng)格生成的精華。對于非常復(fù)雜的幾何體，HEXA模塊可以自動的生成內(nèi)部的或外部的O型網(wǎng)格以使網(wǎng)格拓?fù)涓玫倪m合幾何形體確保生成高質(zhì)量的網(wǎng)格。圖2.3列出了采用O型網(wǎng)格后分塊1的網(wǎng)格區(qū)域劃分及顯著改善的網(wǎng)格質(zhì)量。分塊1分塊2分塊4分塊5圖2.2加氣室內(nèi)部流場各部分結(jié)構(gòu)網(wǎng)格 Fig.2.2TheghdforeaehPartoftheeomPlementarygasflow
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本文編號：2891958